水下地形測量技術(shù)方案的探討

郭 劍,李衛(wèi)兵

（江蘇省地質(zhì)勘查技術(shù)院,南京 210008）

隨著科技的進(jìn)步與時(shí)代的發(fā)展，我國的水下地形測量技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。不管是城市的防洪還是河道的整治、港口的建設(shè)與海底的探礦都需要對(duì)水下的地形進(jìn)行合理的勘測并進(jìn)行準(zhǔn)確定位。目前我國的水下地形測量技術(shù)仍舊存在許多不足與缺陷，這就要求我們必須對(duì)其加以完善，來進(jìn)一步制定出更加符合時(shí)代與社會(huì)需要的測量技術(shù)方案。

1 水下地形測量技術(shù)分析

1.1 無線電定位測量技術(shù)

無線電定位技術(shù)多運(yùn)用于海洋的測量定位中，將岸臺(tái)作為無線電定位的基礎(chǔ)，來進(jìn)行測距差定位與測距定位的劃分工作，其中測距定位系統(tǒng)具有明顯的高精確度特點(diǎn)，但是由于其作用距離過短，且用于信號(hào)接收的接收船數(shù)量有限，使其只能用于近程的定位工作中。而測距差定位又被稱作雙曲線定位，其具有明顯的作用距離大和接收船臺(tái)數(shù)量不限的優(yōu)勢，但是其自身的定位精確度很難提高，且始終無法克服測量數(shù)據(jù)的多值性特征[1]。

1.2 光學(xué)定位測量技術(shù)

光學(xué)定位技術(shù)往往只能運(yùn)用于視線距離能夠涉及的范圍內(nèi)，運(yùn)用光學(xué)定位需要使用各種各樣的光學(xué)儀器，如測距儀、經(jīng)緯儀和六分儀等，并通常采取后方交會(huì)法與前方交會(huì)法的測量方法，來進(jìn)行水下地形的定位與勘測工作。光學(xué)定位測量法是一種便于操作且經(jīng)濟(jì)性能較高的定位方法，但是由于其在進(jìn)行后方交會(huì)時(shí)通常需要在陸地上設(shè)置三個(gè)以上的測量標(biāo)志，且作用距離相對(duì)較短，使得定位的精確度不高，測量讀數(shù)困難。

1.3 深度測量定位技術(shù)

在回聲探測儀出現(xiàn)之前，我們只能使用探測錘和探測桿來進(jìn)行水深的測量活動(dòng)，而回聲探測儀的發(fā)明出現(xiàn)，使得水下地形的測量工作開始運(yùn)用水聲換能器來進(jìn)行垂直聲波發(fā)射，并通過對(duì)水底回波的有效接收，來進(jìn)一步確定被測點(diǎn)中水的深度。

1.4 衛(wèi)星定位測量技術(shù)

現(xiàn)階段，衛(wèi)星定位測量系統(tǒng)主要包括控制部分、空間部分和用戶部分這三個(gè)方面。其中控制部分主要由主控站、監(jiān)控站和注入站組成，主控站主要對(duì)監(jiān)控站所傳輸過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效計(jì)算，來確定衛(wèi)星的軌道參數(shù)，而注入站則主要用于糾正衛(wèi)星的軌道信息，并對(duì)其發(fā)布控制命令，衛(wèi)星定位測量的精確度較高具有明顯的可靠性[2]。

3 水下地形測量技術(shù)方案探討

3.1 水下地形測量技術(shù)的測量設(shè)備選擇

（1）水下地形測量中測深儀的選擇：傳統(tǒng)的測深儀器與工具主要包括測深錘、測深桿和回聲探測儀等，而現(xiàn)階段這些設(shè)備通常被當(dāng)作輔助工具來進(jìn)行選用?，F(xiàn)階段的水深測量工作都是通過回聲探測儀來完成的，測深儀的機(jī)型主要分為雙頻測深儀和單頻測深儀兩種，其中單頻測深儀能夠滿足普通的深度測量需要，但一旦碰到需要進(jìn)行土方計(jì)算的測量就顯得比較困難，所以通常需要兩個(gè)測深儀的配合使用才能更好的進(jìn)行水深的測量工作。

（2）水下地形測量中GPS的選擇：在水下地形的測量設(shè)備中，GPS主要用于完成水上的導(dǎo)航與定位工作，這就要求我們必須依照測圖比例尺來進(jìn)行GPS的機(jī)型選擇工作，同時(shí)要對(duì)測距精度和定位精度等進(jìn)行充分考慮，結(jié)合實(shí)際選用的應(yīng)用系統(tǒng)和探測儀，來進(jìn)一步提高所采用的技術(shù)線路的可操作性。

（3）水下地形測量中測深船的選擇：在波浪等的影響下，使得測深船容易形成前后與上下波動(dòng)，導(dǎo)致架設(shè)在船體上的GPS天線也會(huì)受到一定的波動(dòng)影響，從而進(jìn)一步影響到垂直方向的測量結(jié)果。專業(yè)的測量船對(duì)于各個(gè)方位的波動(dòng)情況都能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的儀器測定，如果測深船體積過大，雖然能夠確保船體的穩(wěn)定性，卻影響到其靈活性，不能有效的進(jìn)行淺水區(qū)的水深測量工作，因此，測量人員必須依據(jù)作業(yè)環(huán)境的實(shí)際情況，來對(duì)測深船進(jìn)行有針對(duì)性的船型選擇[3]。

3.2 水下地形測量技術(shù)的測量線路選擇

所有的測量工作都需要在技術(shù)確定之前，充分的結(jié)合客戶需要以及測區(qū)的實(shí)際特點(diǎn)來進(jìn)行測量線路的合理規(guī)劃，進(jìn)行水下地形的測量工作也不例外。在對(duì)大型的河道進(jìn)行水下地形的測量工作時(shí)，受到水域面積與水域特征的影響，提高了測量工作的難度，加大了測量工程的安全隱患，這就需要測量人員對(duì)測量點(diǎn)進(jìn)行充分的調(diào)查了解，來確定出一條更加合理的測量路線，從而保障測量工作能夠順利開展。

3.3 水下地形測量技術(shù)的測量軟件選擇

現(xiàn)階段，一般的水下地形測量儀器都有與之配套的后處理軟件系統(tǒng)，而依據(jù)測量儀的探頭數(shù)量，我們又可以把測量系統(tǒng)劃分為單波束測探系統(tǒng)和多波束測探系統(tǒng)這兩種主要形式。多波束測量具有明顯的測探速度更快，測探點(diǎn)更多，且測探覆蓋范圍更廣泛等特點(diǎn)，有效的運(yùn)用了旋轉(zhuǎn)定向技術(shù)，提高了系統(tǒng)的測量效率與測量精度，降低了數(shù)據(jù)的處理時(shí)間，能夠更好的保證測量的成圖質(zhì)量。

3.4 水下地形測量技術(shù)的測量方式選擇

我們常見的水下地形測量方式主要是踏勘測區(qū)，即運(yùn)用先前掌握的數(shù)據(jù)資料來進(jìn)行控制點(diǎn)的布設(shè)，在進(jìn)行控制測量的計(jì)算之后，有效的利用全站儀岸上的觀測，將測深數(shù)據(jù)整合成一份完整的操作報(bào)告，最后將數(shù)據(jù)輸出到編輯軟件中進(jìn)行合理的修改，從而得到一副符合1：10000國際分幅的水下地形圖。

4 結(jié)語

水下地形測量是我國測繪科學(xué)技術(shù)中的一個(gè)重要組成部分，是進(jìn)行河流與湖泊以及海道測量的主要內(nèi)容。為了更好的實(shí)現(xiàn)水下地形的測量工作，就必須要選擇恰當(dāng)?shù)臏y量儀器，不僅要充分考慮儀器的精確度，也要對(duì)其他的測量方面進(jìn)行充分的兼顧，幫助測量人員與技術(shù)管理人員能夠有效的把握測量技術(shù)的發(fā)展趨勢，來對(duì)其進(jìn)行更加科學(xué)的管理與決策，不斷推動(dòng)新技術(shù)在我國的水運(yùn)工程建設(shè)中的有效應(yīng)用。

[1]張志會(huì).核電廠工程海域水下地形測量技術(shù)[J].中華民居,2011(11):455-456.

[2]于曉亮,胡慧峰.水下地形測量技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）,2013(32).

[3]何廣源,吳迪軍,李劍坤等.GPS無驗(yàn)潮多波束水下地形測量技術(shù)的分析與應(yīng)用[J].地理空間信息，2013(02):155-156.